Мы непрерывно ощущаем нашу среду: мы слышим, чувствуем, чувствуем запах и испытываем его. Все же доминирующим фактором, кормящим нашу точку зрения на мир, является способ, которым мы видим его. Как делает информацию о нашей визуальной среде, запланированной в наши глаза как образцы света, входят в наш мозг, чтобы создать наше внутреннее представление мира? Наблюдение не так просто как сборка изображения от многих отдельных точек, как цифровая фотография.
Наша визуальная система обрабатывает информацию, используя много каналов одновременно, буквально создавая многослойную ‘большую картину’. Самый первый уровень визуальной системы, сетчатки, уже предоставляет информацию о цвете, контрасте, движении и яркости. Мы замечаем отдельные объекты ‘сразу’, потому что они подскакивают из того, что мы рассматриваем как простой фон. Движущиеся стимулы аналогично командуют пристальным вниманием.
Для визуальной информации, чтобы достигнуть мозга через такие параллельные каналы, изображения предварительно обработаны в сетчатке. В течение многих лет команда ученых во главе с профессором Томасом Эйлером (CIN – Центр Вернера Райхардта Интегральной Нейробиологии в Университете Тюбингена) исследовала относящийся к сетчатке глаза ‘распределительный щит’, ответственный за большую часть этой обработки. Недавно, они сосредоточились на биполярных ячейках.
Биполярные ячейки связывают светочувствительные клетки фоторецептора в глазу с относящимися к сетчатке глаза клетками нервного узла, которые в свою очередь отправляют относящуюся к сетчатке глаза продукцию мозгу. Генетически и анатомически, 14 различных типов биполярных ячеек были определены.
Исследователи Тюбингена поэтому проверили гипотезу, что каждый из этих 14 типов клетки представляет один визуальный канал, каждого с его собственной функцией. Но как эти каналы отличаются друг от друга, и что включены механизмы?Чтобы ответить на этот вопрос, ученые спроектировали много различных образцов света на сетчатки мыши.
Одновременно, они использовали генетически закодированный флуоресцентный белок, чтобы измерить продукцию биполярной ячейки. С этим методом они смогли провести измерения от очень большого количества отдельных синапсов (больше чем 13 000), и от всех типов биполярных ячеек.Результаты показали один удивительный факт: когда подвергнуто маленьким пятнам света, 14 функций типов биполярной ячейки казались очень похожими. Только большее покрытие стимулов намного больше, чем восприимчивая область одной клетки – область, где биполярная ячейка собирает исходные данные фоторецептора – произвело различные сигналы через многократные каналы.
Дальнейшее экспериментирование показало, что соседи биполярных ячеек, так называемые amacrine клетки, ответственны за эту диверсификацию закодированной информации.Катрин Франк, которая проектировала исследование и выполнила эксперименты, объясняет результаты как это: ‘Вместо того, чтобы просто говорить мозг «в моей восприимчивой области, это в настоящее время ярко/темно/зелено/сине», биполярные ячейки, которые получают вход от amacrine клеток, могут сказать, что мозговая более подробная информация, как «он ярка здесь, но прямо рядом с где я, это темно».
Этот уровень детали позволяет мозгу собираться, комплекс выложил слоями впечатление включая переходы, контраст, края и движение’.Лучшее понимание обработки сигнала в сетчатке может быть выгодным не только для фундаментального исследования, но также и в медицине ухода за глазами. В течение нескольких лет теперь, имплантат сетчатки для пациентов с дегенеративными расстройствами зрения разрабатывался в Университете глазной клиники Тюбингена.
Это внедрение использует биполярные ячейки, поскольку они формируют второй слой вниз по течению клеток фоторецептора, потерянных прогрессированию болезни. Соответственно, понимание нового исследования обещает способствовать далее прикладному исследованию в области.